Infectious bronchitis virus (IBV) is the causative agent of an economically important disease of poultry. In Brazil this disease causes respiratory, renal and reproductive problems in birds of all ages, despite constant vaccination with the Massachusetts strain H120. This lack of immunological protection is known to be due the genetic variation in the spike glycoprotein of IBV, which is involved in host cell attachment, neutralization and the induction of protective immunity. Brazilian IBV variants resulting of this genetic variation are present since the 80s and this study aimed to epidemiologicaly analyze and molecularly characterize the existing variants during 2010-2015 and perform a bioinformatics analysis of the available sequences of IBV variants in a 40 year period. Of the 453 samples tested, 61.4% were positive for IBV and 75.9% of them were considered variants and were detected in birds of all ages, distributed in all five Brazilian regions. A fragment of 559-566 bp was obtained from 12 isolates, where BR-I was the predominant variant while only one isolate belonged to the BR-II genotype. Bioinformatics analysis of the sequences of 40 years of Brazilian IBV variants was performed and the ratio of non-synonymous substitutions per non-synonymous site (dn) to synonymous substitutions per synonymous site (ds) dN/dS was calculated. It revealed a predominance of codons with non-synonymous substitutions in the first third of the S1 gene and a dN/dS ratio of 0.6757, indicating that this portion of the gene was under negative selection. Additionally prediction of N-glycosilation sites showed that most of the BR-I variants (from 2003 to early 2014) present an extra site at animoacid position 20, while the newest ones lack this feature.Together these results suggest that IBV Brazilian variants had probably suffered drastic mutations in some points between the years 1983 to 2003 and after achieving an antigenic structure effective enough for invasion and replication in their hosts, the selection processes became silent. / O vírus da bronquite infecciosa das galinhas (IBV) é o agente causador de uma doença aviária economicamente importante. No Brasil, esta doença ocasiona problemas respiratórios, renais e reprodutivos em aves de todas as idades, apesar da vacinação constante com a cepa Massachusetts H120. Esta falha na proteção conferida pela vacina é ocasionada por mutações nos nucleotídeos do gene da glicoproteína da espícula, a qual está envolvida no processo de interação comas células do hospedeiro, a neutralização e a indução de imunidade protetora. As variantes brasileiras resultantes dessa mutação genética estão presentes desde os anos 80 e este estudo teve como objetivo analisar epidemiologicamente e caracterizar molecularmente os vírus variantes existentes durante 2010-2015 e realizar uma análise bioinformática das sequências disponíveis no GenBank em um período de 40 anos. Das 453 amostras analisadas, 61,4% foram positivas para IBV e 75,9% delas foram consideradas variantes e foram detectados em aves de todas as idades, distribuídos em todas as 5 regiões do Brasil. Um fragmento de 559-566 pb foi obtido a partir de 12 isolados, onde BR-I foi a variante predominante ao contrario que apenas um isolado pertencia ao genótipo BR-II. Análise bioinformática de 40 anos de variantes do IBV brasileiros revelou uma predominância de codões com as substituições não sinónimos no primeiro terço do gene S1 e uma relação dN / dS de 0,6757, indicando que esta porção do gene estava sob selecção negativa. Além disso a previsão de pontos de de N-glicosilação mostrou que a maioria das amostras variantes BR-I (entre o 2003 e início de 2014) apresentam um ponto adicional na posição 20, enquanto as variantes mais novas não apresentam esse ponto de nglicosilação. Estes resultados sugerem que as variantes brasileiras teriam sofrido mutações provavelmente drásticas em alguns pontos do genoma, entre os anos de 1983 a 2003 e depois de atingir uma estrutura antigênica eficaz o suficiente para a invasão e replicação em seus hospedeiros, o processo de seleção mudou para seleção negativa.

Infectious bronchitis virus (IBV) is the causative agent of an economically important disease of poultry. In Brazil this disease causes respiratory, renal and reproductive problems in birds of all ages, despite constant vaccination with the Massachusetts strain H120. This lack of immunological protection is known to be due the genetic variation in the spike glycoprotein of IBV, which is involved in host cell attachment, neutralization and the induction of protective immunity. Brazilian IBV variants resulting of this genetic variation are present since the 80s and this study aimed to epidemiologicaly analyze and molecularly characterize the existing variants during 2010-2015 and perform a bioinformatics analysis of the available sequences of IBV variants in a 40 year period. Of the 453 samples tested, 61.4% were positive for IBV and 75.9% of them were considered variants and were detected in birds of all ages, distributed in all five Brazilian regions. A fragment of 559-566 bp was obtained from 12 isolates, where BR-I was the predominant variant while only one isolate belonged to the BR-II genotype. Bioinformatics analysis of the sequences of 40 years of Brazilian IBV variants was performed and the ratio of non-synonymous substitutions per non-synonymous site (dn) to synonymous substitutions per synonymous site (ds) dN/dS was calculated. It revealed a predominance of codons with non-synonymous substitutions in the first third of the S1 gene and a dN/dS ratio of 0.6757, indicating that this portion of the gene was under negative selection. Additionally prediction of N-glycosilation sites showed that most of the BR-I variants (from 2003 to early 2014) present an extra site at animoacid position 20, while the newest ones lack this feature.Together these results suggest that IBV Brazilian variants had probably suffered drastic mutations in some points between the years 1983 to 2003 and after achieving an antigenic structure effective enough for invasion and replication in their hosts, the selection processes became silent. / O vírus da bronquite infecciosa das galinhas (IBV) é o agente causador de uma doença aviária economicamente importante. No Brasil, esta doença ocasiona problemas respiratórios, renais e reprodutivos em aves de todas as idades, apesar da vacinação constante com a cepa Massachusetts H120. Esta falha na proteção conferida pela vacina é ocasionada por mutações nos nucleotídeos do gene da glicoproteína da espícula, a qual está envolvida no processo de interação comas células do hospedeiro, a neutralização e a indução de imunidade protetora. As variantes brasileiras resultantes dessa mutação genética estão presentes desde os anos 80 e este estudo teve como objetivo analisar epidemiologicamente e caracterizar molecularmente os vírus variantes existentes durante 2010-2015 e realizar uma análise bioinformática das sequências disponíveis no GenBank em um período de 40 anos. Das 453 amostras analisadas, 61,4% foram positivas para IBV e 75,9% delas foram consideradas variantes e foram detectados em aves de todas as idades, distribuídos em todas as 5 regiões do Brasil. Um fragmento de 559-566 pb foi obtido a partir de 12 isolados, onde BR-I foi a variante predominante ao contrario que apenas um isolado pertencia ao genótipo BR-II. Análise bioinformática de 40 anos de variantes do IBV brasileiros revelou uma predominância de codões com as substituições não sinónimos no primeiro terço do gene S1 e uma relação dN / dS de 0,6757, indicando que esta porção do gene estava sob selecção negativa. Além disso a previsão de pontos de de N-glicosilação mostrou que a maioria das amostras variantes BR-I (entre o 2003 e início de 2014) apresentam um ponto adicional na posição 20, enquanto as variantes mais novas não apresentam esse ponto de nglicosilação. Estes resultados sugerem que as variantes brasileiras teriam sofrido mutações provavelmente drásticas em alguns pontos do genoma, entre os anos de 1983 a 2003 e depois de atingir uma estrutura antigênica eficaz o suficiente para a invasão e replicação em seus hospedeiros, o processo de seleção mudou para seleção negativa.

A Bronquite Infecciosa das Aves (BIG) é uma das doenças respiratórias aviárias de maior impacto na avicultura mundial. No Brasil, as estirpes BR-I (GI-11) e Massachusetts (GI-1) são as mais prevalentes nos planteis avícolas. O presente estudo teve como objetivos desenvolver reações de semi-nested PCR para o diagnóstico das estirpes BR-I e Mass, em amostras brasileiras obtidas durante o período de 2016 e 2017. Foram desenvolvidas duas reações de semi-nested PCR tendo como alvo a subunidade 1 do gene S, específicas para as estirpes BR-I e Mass. O limiar de detecção foi de 104 cópias de DNA/µL nas duas reações (3,76fg/µL na reação exclusiva de BR-I; e 5,58fg/µL e 5,57fg/µL na reação duplex de BR-I e Mass, respectivamente). Posteriormente, foram avaliados 572 pools de órgãos procedentes das 5 regiões do Brasil. Dentre estas amostras, 62,24% foram positivas para Coronavírus, sendo o alvo desta reação a região 3UTR. A reação de semi-nested PCR específica detectou a estirpe BR-I em 84,83% das amostras positivas para Coronavírus. A reação de semi-nested PCR duplex detectou 65,44% das amostras positivas para a estirpe BR-I; 7,35% positivas para a estirpe Mass e co-infecção da estirpe BR-I com Mass em 17,65% das amostras. Após a análise dos controles positivos (vacinas Mass e BR-I) no BLASTn, do resultado do sequenciamento dos produtos de PCR, da análise filogenética, da similaridade de nucleotídeos e a dedução em aminoácidos, foi confirmado o agrupamento esperado das sequências detectadas pelas reações PCR dirigidas para a estirpe BR-I ou Mass. Estes resultados confirmaram a presença predominante da estirpe BR-I, e em menor número, da estirpe Mass nos planteis avícolas do Brasil. As reações desenvolvidas no presente estudo serão valiosas no diagnóstico e na monitoria da doença. / Avian Infectious Bronchitis (IB) is one of the avian respiratory diseases with the greatest impact on poultry farming worldwide. In Brazil, strains BR-I (GI-11) and Massachusetts (GI-1) are the most prevalent in poultry flocks. The present study aimed to develop semi-nested PCR reactions for the diagnosis of IBV BR-I and Mass strains, in Brazilian samples obtained during the period of 2016 and 2017. Two semi-nested PCR reactions targeting the 1 subunit of the S gene were developed, specific for BR-I and Mass strains. The detection threshold was 104 copies of DNA/µL in both reactions (3,76fg/µL in the exclusive BR-I reaction; and 5,58fg/µL and 5,57fg/µL in the duplex reaction of BR-I and Mass, respectively). Subsequently, 572 organ pools from the 5 regions of Brazil were evaluated. Among these samples, 62,24% were positive for Coronavirus, being the target of this reaction the 3UTR region. The specific semi-nested PCR reaction detected the BR-I strain in 84,83% of the Coronavirus positive samples. The duplex semi-nested PCR reaction detected 65,44% of the samples positive for the BR-I strain, 7,35% positive for Mass strain, and co-infection of the BR-I and Mass strain in 17,65% of the samples. After the analysis of the positive controls (Mass and BR-I vaccines) in BLASTn, the result of the sequencing of the PCR products, phylogenetic analysis, nucleotide similarity and amino acid deduction, was confirmed the expected clustering of the sequences detected by the PCR reactions directed to BR-I and Mass strains. These results confirm the predominant presence of the BR-I strain, and to a lesser extent, the Mass strain in Brazilian poultry flocks. The reactions developed in the present study will be valuabe in the diagnosis and monitoring of the disease.

Submitted by CAREN PAVANI null (caren_pavani@hotmail.com) on 2017-08-29T17:29:24Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao-POS-Caren-DEFINITIVO-V-2-HJM-AGO-23-17.pdf: 1281724 bytes, checksum: 16544949d05b1aee20711a16abcbfdac (MD5) / Rejected by Luiz Galeffi (luizgaleffi@gmail.com), reason: Solicitamos que realize uma nova submissão seguindo as orientações abaixo: A lombada de seu trabalho só é necessária na versão impressa, para encadernação. Por favor, exclua a lombada da versão digital. Corrija estas informações e realize uma nova submissão contendo o arquivo correto. Agradecemos a compreensão. on 2017-08-29T18:44:21Z (GMT) / Submitted by CAREN PAVANI null (caren_pavani@hotmail.com) on 2017-08-29T18:51:55Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao-POS-Caren-DEFINITIVO-V-2-HJM-AGO-23-17.pdf: 1278516 bytes, checksum: 04ce7b2fc7a143ce39b6187b81ee676f (MD5) / Approved for entry into archive by Luiz Galeffi (luizgaleffi@gmail.com) on 2017-08-29T18:59:47Z (GMT) No. of bitstreams: 1 pavani_c_me_jabo.pdf: 1278516 bytes, checksum: 04ce7b2fc7a143ce39b6187b81ee676f (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-29T18:59:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 pavani_c_me_jabo.pdf: 1278516 bytes, checksum: 04ce7b2fc7a143ce39b6187b81ee676f (MD5) Previous issue date: 2017-08-02 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Em plantéis avícolas, é frequente a ocorrência de doenças infecciosas respiratórias e dentre estas, destaca-se a Bronquite Infecciosa (BI), uma doença aguda e altamente contagiosa de aves. A BI é causada pelo vírus da bronquite infecciosa (VBI), cujo processo infeccioso geralmente provoca perdas econômicas significativas para as criações avícolas. A extensa variação genética, especialmente nas regiões hipervariáveis (HVRs) do gene S1, é uma das principais características da evolução do VBI, e resulta no surgimento de diversas variantes, que requerem um diagnóstico molecular que inclua a detecção dessas novas estirpes, como o genótipo brasileiro (BR-VBI), pois a detecção e identificação do agente etiológico são essenciais para o controle dessa enfermidade. Para tanto, é necessário que os métodos de diagnóstico empregados sejam sensíveis, específicos e de baixo custo. Foi então desenvolvida e avaliada neste estudo uma técnica de Nested-RT-PCR (BR-Nested-RT-PCR) utilizando um conjunto de oligonucleotídeos iniciadores desenvolvido dentro da região HVR3 do gene S1 de estirpes variantes brasileiras do VBI para a detecção e identificação de linhagens do genótipo brasileiro do VBI presentes em amostras biológicas de aves e comparada com a Nested-RT-PCR universal, utilizando oligonucleotídeos iniciadores universais para a mesma região do gene S1. Os resultados demonstraram que a técnica BR-Nested-RT-PCR apresentou uma elevada sensibilidade na detecção de estirpes do genótipo BR-I do VBI e não gerou produtos amplificados a partir de amostras de vírus heterólogos testados (vírus da doença de Newcastle, metapneumovírus aviário, reovírus e vírus da doença de gumboro), nem de estirpes do VBI classificadas em outros genótipos.). Ademais, quando foram comparadas as técnicas BR-Nested-RT-PCR com a técnica universal de Nested-RT-PCR foram obtidas boa concordância (k = 0,67), sensibilidade relativa de 85,4% e especificidade relativa de 81,6% para a detecção direta e identificação de estirpes do genótipo BR em amostras de campo. Em conclusão, a técnica de BR-Nested-RT-PCR desenvolvida no presente estudo, oferece uma opção de menor custo e menor complexidade do que a técnica de RT-PCR em tempo real para detectar e diferenciar estirpes do genótipo BR-I do VBI, sem comprometer a especificidade ou a sensibilidade, tendo, assim, o potencial de viabilizar a adoção de meios mais efetivos para o diagnóstico direto de estirpes do genótipo BR-I do VBI em amostras colhidas de aves mantidas em criações comerciais. / Infectious bronchitis (IB) is an acute and highly contagious disease of birds. IB is caused by infectious bronchitis virus (IBV), which usually results in significant economic losses for poultry farms. The extensive genetic variation, especially in the hypervariable regions (HVRs) of the S1 gene, is one of the main characteristics of the evolution of IBV, and results in the appearance of several variants that require a molecular diagnosis which includes the detection of these new strains, such as Brazilian I genotype (BR-I), since the detection and identification of the causative agent are essential for the control of the disease. Therefore, the diagnostic methods used must be sensitive, specific and inexpensive. A Nested-RT-PCR (BR-Nested-RT-PCR) technique was developed and evaluated in this study using a set of primers designed for the HVR3 region of the S1 gene for the detection and identification of Brazilian genotype strains of IBV present in biological samples from birds and compared with universal Nested-RT-PCR using universal primers for the same region of the S1 gene. The results demonstrated that the BR-Nested-RT-PCR technique had a high sensitivity to detect IBV strains from BR-I genotype and did not generate amplified products from heterologous virus samples tested (Newcastle disease virus, avian metapneumovirus, Reovirus and Gumboro disease virus), neither from IBV strains of other genotypes. In addition, the comparison between BR-Nested-RT-PCR techniques with the universal Nested-RT-PCR technique revealed good agreement (k = 0.67), relative sensitivity of 85.4% and relative specificity of 81.6 % for the direct detection and identification of BR-I genotype strains in field samples. In conclusion, the BR-Nested-RT-PCR technique developed in the present study offers a lower cost and less complex option than the real-time RT-PCR technique to detect and differentiate strains of the BR-I genotype of IBV without compromising specificity or sensitivity, and has the potential to provide a more effective mean for the direct diagnosis of BR-I IBV strains in samples collected from birds reared in commercial flocks. / CNPq: 132790/2015-7